| Data: |
2025 |
| Resum: |
Les infeccions bacterianes representen un problema sanitari global que transcendeix les barreres entre espècies, agreujat per l'aparició de resistències als antibiòtics. En aquest context, els pèptids de defensa de l'hoste (PDH) emergeixen com una alternativa prometedora als antibiòtics convencionals, ja que combinen activitat antimicrobiana amb la capacitat de modular les respostes del sistema immunitari. Aquests pèptids, curts, catiònics i amfipàtics, formen part del sistema immune innat dels vertebrats. La majoria d'estudis s'han centrat en PDHs humans, limitant el coneixement sobre pèptids d'espècies no model, com dels bovins. En ramaderia, calen noves estratègies per al control d'infeccions bacterianes, un sector especialment afectat per les restriccions en l'ús d' antibiòtics, implementades per preservar-ne l'eficàcia en medicina humana. Tot i el gran potencial terapèutic dels PDHs, el seu desenvolupament com a fàrmacs presenta limitacions en l'àmbit de producció. La síntesi química permet obtenir pèptids d'alta puresa i incorporar aminoàcids no naturals, però presenta restriccions a nivell de seqüència, usa reactius tòxics pel medi ambient, és costosa i poc escalable. Les estratègies recombinants superen alguns d'aquests inconvenients, però el pèptids són susceptibles a degradació durant el procés, poden ser tòxics per la cèl·lula hoste i sovint presenten problemes de contaminació, principalment per endotoxines, com ara lipopolisacàrids (LPS), quan s'utilitzen bacteris Gram-negatius com Escherichia coli. Aquesta tesi se centra en la producció i caracterització de PDHs bovins per avaluar-ne el potencial terapèutic en infeccions bacterianes i desregulacions immunitàries. Per fer això, es van sintetitzar varis PDHs bovins mitjançant síntesi química i expressió recombinant en Lactococcus lactis, un organisme considerat segur, per evitar contaminacions per LPS. Es van dissenyar dos tipus de proteïnes recombinants: PDHs fusionats a la Green Fluorescent Protein (GFP) i constructes multimèrics formats per unitats repetides de PDHs. Es va testar l'activitat antimicrobiana contra bacteris Gram-negatius i Gram-positius, la capacitat d'inhibir de la formació de biofilms, la unió a LPS i la regulació de la secreció de citoquines en diversos tipus cel·lulars. Pel que fa a la producció, el disseny multimèric va afavorir la formació de nanopartícules tot millorant el plegament i l'activitat de les proteïnes de manera no lineal en comparació amb els pèptids obtinguts per síntesi química. Els PDHs van demostrar la capacitat de regular la resposta immunitària en funció del context inflamatori. A més, tot i mostrar certa redundància funcional, presenten perfils d'activitat únics, fet que els posiciona com a candidats prometedors pel tractament de diverses condicions patològiques. |
| Resum: |
Las infecciones bacterianas representan un problema sanitario global que transciende las barreras entre especies, agravado por la aparición de resistencias a los antibióticos. En este contexto, los péptidos de defensa del huésped (PDH) surgen como una alternativa prometedora a los antibióticos convencionales, combinando actividad antimicrobiana con la capacidad de modular las respuestas del sistema inmunitario. Estos péptidos, cortos, catiónicos y anfipáticos, forman parte del sistema inmunitario innato de los vertebrados. La mayoría de los estudios se han centrado en PDHs humanos, lo que limita el conocimiento sobre péptidos de especies no modelo, como los bovinos. La ganadería es un sector especialmente afectado por las restricciones en el uso de antibióticos y requieren nuevas estrategias para el control de infecciones bacterianas. A pesar del gran potencial terapéutico de los PDHs, su desarrollo como fármacos presenta limitaciones en cuanto a su producción. La síntesis química permite obtener péptidos de alta pureza e incorporar aminoácidos no naturales, pero presenta restricciones de secuencia, emplea reactivos tóxicos para el medio ambiente, es costosa y poco escalable. Las estrategias recombinantes superan algunos de estos inconvenientes, pero los péptidos pueden degradarse durante el proceso, ser tóxicos para la célula huésped, y presentar problemas de contaminación, principalmente por endotoxinas como lipopolisacáridos (LPS) cuando se utilizan bacterias Gram-negativas como Escherichia coli. Esta tesis se centra en la producción y caracterización de PDHs bovinos para evaluar su potencial terapéutico en infecciones bacterianas y desregulaciones inmunitarias. Se sintetizaron varios PDHs bovinos mediante síntesis química y expresión recombinante en Lactococcus lactis para evitar contaminaciones por LPS. Se diseñaron dos tipos de proteínas recombinantes: PDHs fusionados a la Green Fluorescent Protein (GFP) y constructos multiméricos formados por unidades repetidas de PDHs. Se evaluó la actividad antimicrobiana contra bacterias Gram-negativas y Gram-positivas, la capacidad de inhibir la formación de biopelículas, la unión a LPS y la regulación de la secreción de citoquinas. En cuanto a la producción, el diseño multimérico favoreció la formación de nanopartículas y mejoró el plegamiento y la actividad de las proteínas de manera no lineal en comparación con los péptidos obtenidos por síntesis química. Los PDHs demostraron la capacidad de regular la respuesta inmunitaria en función del contexto inflamatorio. Además, mostraron cierta redundancia funcional pero con perfiles de actividad únicos, posicionándolos como candidatos prometedores para el tratamiento de distintas condiciones patológicas. |
| Resum: |
Bacterial infections represent a major global health burden across species, which is worsening due to the rapid emergence of antimicrobial resistance (AMR). In this context, Host Defense Peptides (HDPs) present a promising alternative to conventional antibiotics, combining potent antimicrobial properties with the ability to modulate immune responses. These short, cationic, amphipathic peptides are key effector molecules of the innate immune system in vertebrates. Most research has focused on human HDPs, leaving a significant knowledge gap regarding HDPs in non-model species. However, there is an urgent need for novel infection control strategies in livestock, including cattle, which are highly affected by the growing restrictions on antibiotic use implemented to preserve them for human medicine. Despite their therapeutic potential, the development of HDP-based drugs is hindered by limitations in production methods. While chemical synthesis enables obtaining high-purity peptides and the incorporation of unnatural amino acids, it suffers from sequence constraints, environmentally toxic reagents, high costs, and poor scalability. Recombinant technologies offer a potential solution but are challenged by the susceptibility of peptide degradation, host cell toxicity, and contamination risks, particularly from endotoxins like lipopolysaccharides (LPS) when using Gram-negative bacteria such as Escherichia coli. This thesis is centered on the production and characterization of bovine HDPs to evaluate their potential as treatments for bacterial infections and immune dysregulation syndromes. Multiple bovine HDPs were synthesized through chemical synthesis and also expressed recombinantly in Lactococcus lactis, a generally regarded as safe (GRAS) organism, to avoid LPS contamination. Two recombinant design strategies were employed to enhance peptide stability and reduce host toxicity: HDP fusion to Green Fluorescent Protein (GFP) and multimeric constructs composed of repeated HDP units. The HDPs were tested for antimicrobial activity against Gram-negative and Gram-positive bacteria, inhibition of biofilm formation, LPS binding, and regulation of cytokine secretion in various cells. In terms of production, the multimeric HDP design promoted self-assembling nanoparticles and improved protein folding and bioactivity in a non-linear manner compared to chemically synthesized peptides. Notably, the peptides demonstrated context-dependent immunomodulatory effects, adjusting cytokine levels to the inflammatory environment. While HDPs exhibited functional redundancy, they displayed unique activity profiles, revealing promise for tailored therapeutic applications in distinct disease contexts. |
| Resum: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina. |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Col·lecció: |
Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Pèptids de defensa de l'hoste ;
Host defense peptides ;
Péptidos defensa del huésped ;
Antimicrobians ;
Antimicrobials ;
Antimicrobianos ;
Proteïnes recombinants ;
Recombinant proteins ;
Proteínas recombinantes ;
Ciències Experimentals |
visitant ::
identificació
dir.
